Характеристика захисної дії окремих компонентів їжі

РОЗДІЛ 12. ЗАХИСНІ КОМПОНЕНТИ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

У повсякденному житті, в побуті, в умовах виробничої діяльності на організм людини можуть впливати шкідливі фактори.

У цей час на мешканців планети Земля діє багато шкідливих факторів, які обумовлені техногенними забрудненнями повітря, грунту, Світового океану. Ці фактори надходять в організм з повітрям, яким він дихає, з водою, яку він п’є, з їжею, яку вживає. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я 80 % хвороб людства розвивається в результаті такого порушення екології. До їх числа входять хвороби серця та судин, рак різних органів та тканин, алергічні ураження, нервово-психічні розлади, спадкові хвороби та ін. Особливо велика частота цих захворювань в технічно розвинених країнах, де дія фізичних та хімічних факторів посилюється за рахунок негативного ефекту психогенних перевантажень, стресів, малої фізичної активності і т.д.

У результаті численних досліджень встановлено, що початковою ланкою, через яку реалізується дія різноманітних шкідливих факторів, є так звані вільні окислювальні радикали (ВОР). Вони привернули увагу вчених при дослідженні дії радіоактивних речовин. Під впливом високої енергії випромінюваних ними часток та електромагнітних хвиль відбувається активація атомів та молекул, розриваються зв’язки між ними.

У даний час встановлено, що утворення ВОР є процесом, через який посилюється дія різноманітних шкідливих факторів - хімічних та фізичних, інфекцій, стресів; збільшення кількості ВОР в організмі відбувається при його старінні.

ВОР постійно утворюються в нормальних умовах існування в клітинах організму та виникають, головним чином, в процесах окислення киснем білків, жирів, вуглеводів; вони є джерелами енергії, яка необхідна для здійснення різноманітних функцій – м’язової активності, діяльності нервової системи і т.д.

ВОР бере участь у захисті організму від сторонніх речовин. Так, у фагоцитах (великих кров’яних клітинах) з допомогою ВОР відбувається знищення мікроорганізмів, які потрапили в кров. У печінці ВОР утворюються внаслідок реакцій, які забезпечують знешкодження токсичних речовин.

У нормі вміст ВОР у клітинах підтримується на безпечному рівні, завдяки наявності протекторів (захисних речовин). До радіопротекторів відносяться сполуки, які синтезуються в організмі, а також деякі компоненти їжі.

Порушення рівноваги між утворенням та руйнуванням ВОР з перевагою першого процесу відбувається під впливом інфекцій, хімічних та фізичних впливів, стресів, інших шкідливих факторів.

Джерелами іонізуючих випромінювань можуть бути різної довжини електромагнітні промені, радіонукліди. Вони постійно діють в середовищі, де мешкає людина, надходячи з галактики, руд в повітря, грунт, воду, викликаючи зовнішні опромінення. Опромінення за рахунок природних джерел не призводить, як правило, до негативних наслідків, але після аварії на ЧАЕС на заражених територіях рівні забруднення грунту, води, і отже, продуктів харчування, підвищились.

Внутрішнє опромінення людини в природних умовах обумовлено тими радіоізотопами, які з їжею, водою, повітрям потрапляють всередину організму. Це - радіоактивний калій, уран, торій, радій, які входять до складу води, рослин, харчових продуктів.

Цей шлях найбільш небезпечний, тому що радіоактивний фактор минає бар’єр — шкіру та тривалий час контактує з тканинами. Радіоактивний ізотоп йоду замінює йод, який входить до складу щитовидної залози, що призводить до її опромінення. Це викликає збільшення щитовидної залози (гіперплазія), підвищення її функції гіперфункція-тиреотоксикоз), виникнення злоякісних пухлин (малігнізація).

Радіоактивний цезій-137 замінює в організмі калій, що викликає різні біохімічні та фізіологічні зміни.

Стронцій-90 накопичується в кістках, замінюючи кальцій. Період його напіврозпаду – 29 років. Надходить в організм з продуктами харчування, в основному молочними. Накопичуючись в кістках, стронцій-90 викликає опромінення кісткового мозку, що призводить до порушення його кровотворної функції, а отже, розвитку анемії (недокрів’я) та лейкозів.

Основними харчовими ланками є: рослини - людина, рослини - тварини - продукти тваринництва – людина, вода – морські харчові продукти – людина.

У населення, яке мешкає на зараженій території, основними шляхами надходження радіонуклідів є органи травлення.

Частина їх надходить через органи дихання, але, завдяки здатності епітелію бронхів до самоочищення, приблизно половина з них через годину потрапляє в глотку, а потім до розташованих нижче відділів шлунково-кишкового тракту.

Незалежно від шляхів надходження радіонукліди в тій чи іншій мірі всмоктуються та розносяться по всьому організму, відкладаються (інкорпоруються) в різних органах. За здатністю інкорпоруватися вони розподіляються на декілька груп: гепатотропні – накопичуються переважно в печінці, остеотропні — в кістках, які рівномірно розподіляються - затримуються в багатьох органах та тканинах. За ступенем концентрації радіонуклідів органи можна розташувати в такій послідовності: щитовидна залоза - печінка - нирки - м’язи.

Після інкорпорації радіоактивні речовини починають виділятися через органи виділення з різною швидкістю з продуктами обміну речовин: радіоактивні гази – через органи дихання, інші – з калом, сечею, потом, слиною, грудним молоком. Однак основними шляхами виведення нуклідів з організму є шлунково-кишковий тракт та нирки.

Отже, при постійному “підхарчовуванні” організму радіонуклідами (наприклад, у людей, які проживають на забруднених територіях) швидкість їх виділення понижується. Крім того, через постійне надходження з їжею, після аварії на ЧАЕС, в організм надходять щоразу нові кількості великої групи радіоізотопів.

Через постійну циркуляцію радіонуклідів в організмі всі органи та тканини піддаються постійному внутрішному опроміненню, бо довільний розпад ядер ізотопів призводить до виникнення радіоактивного випромінювання.

Внаслідок цього порушуються функції різних органів. У першу чергу вражається імунна система, органи кровотворення та виділення, а також ті, в яких найбільша кількість інкорпорованих радіонуклідів. При великих їх дозах від внутрішнього опромінення розвивається променева хвороба, при малих – різні хронічні захворювання.

Під впливом вільних радикалів, які утворюються, в організмі тварин та людини відбуваються різні зміни, які негативно впливають на процеси життєдіяльності. Зокрема, змінюється продукція ферментів, необхідних для здійснення функцій регуляторних систем, зменшується чутливість ферментів до регуляторних факторів; наявні зміни обміну вітамінів.

Зміни генетичного апарату клітини проявляються в мутаціях, порушенні диференційності клітин, яке призводить до розвитку злоякісних пухлин. Структурні перебудови у батьків, які виникають під дією іонізуючої радіації, нерідко проявляються аномаліями у нащадків.

У результаті дії іонізуючого випромінювання порушується цілий ряд фундаментальних процесів обміну речовин.

Багато компонентів їжі проявляють захисний ефект проти дії ВОР.

В організмі постійно утворюються ВОР при взаємодії між органічними сполуками та киснем. Цей процес називається окисленням і супроводжується втратою електронів органічними сполуками; приєднання електронів називається відновленням.

Особливо чутливими до дії ВОР є сполуки, які містять ненасичені подвійні зв’язки між вуглецями, як у деяких жирних кислот. Оскільки вони входять до складу клітинних мембран, ВОР руйнує їх, порушуючи цим одну з основ, які забезпечують упорядкованість процесів життєдіяльності.

У організмів, які використовують кисень для звільнення енергії з органічних речовин, виробились в процесі еволюції фізіологічні механізми знешкодження надлишку ВОР, відновлення порушень, які вони викликали.

Оскільки ці захисні речовини утворюються в організмі, їх назвали внутрішніми протекторами. До них відносяться спеціалізовані ферменти, які руйнують окислювальні радикали до нетоксичних продуктів. Так, фермент глутатіонпероксидаза перетворює пероксиди, які виникають з органічних речовин під впливом ВОР, в нетоксичні продукти розпаду. Інший фермент, який синтезується в кожній клітині – супероксиддисмутаза, каталізує утворення з органічних перекисів менш токсичного перекису водню. Але він недовго існує в клітині, оскільки його підхоплює спеціальний фермент – каталаза, який перетворює пероксид водню в молекулярний (отже, нетоксичний) кисень та воду.

До внутрішніх протекторів відносяться деякі регуляторні фактори, наприклад, адреналін, гістамін, серотонін, тироксин та інші. Під їх впливом в організмі створюються умови, які знижують токсичність ВОР.

Біосинтез внутрішніх протекторів залежить від доставки з їжею відповідних речовин. Так, для синтезу ферменту глутатіонпероксидази необхідний селен. Активність супероксиддисмутази залежить від доставки з їжею цинку, міді, марганцю. Каталаза потребує в забезпеченні раціону залізом. Як і для будь-яких ферментів, для вказаних внутрішніх протекторів необхідні біологічно цінні білки, які повинна забезпечувати їжа. Синтез регуляторних факторів, які беруть участь у захисті від дії ВОР, здійснюється при надходженні з їжею відповідних амінокислот та вітаміну В ₆, а на одному з етапів синтезу адреналіну - вітаміну С.

Серед речовин, які входять до складу природних харчових продуктів, є нутрієнти, які мають чітко виражену захисну дію. Такий вплив мають і деякі інші компоненти їжі, які не є джерелами енергії та пластичних ресурсів.

За основним характером впливу в організмі можна виділити такі групи захисних компонентів їжі: 1) речовини, які беруть участь у забезпеченні функції бар’єрних тканин; 2) сполуки, які поліпшують знешкоджувальну функцію печінки; 3) фактори захисту, які спрямовані проти мікроорганізмів, вірусів та різних сторонніх речовин; 4) компоненти, які проявляють антиканцерогенний ефект.

Деяким сполукам властиві поєднані види захисної дії.

До харчових факторів, які необхідні для забезпечення бар’єрної функції в організмі, належать вітаміни А, С, Р, групи В, Е.

Ретинол, багато вітамінів групи В необхідні для утворення структурних компонентів слизових оболонок дихальних, сечостатевих шляхів, травного тракту, шкіри. На деякі покривні тканини благотворно впливає вітамін U.

У підтриманні цілісності клітинних мембран, забезпеченні нормальної щільності стінок кровоносних судин беруть участь токофероли, аскорбінова кислота, біофлавоноїди. Ці вітаміни, а також лецитин, кефалін, амінокислоти, що містять сірку, лимонна кислота, деякі сполуки фенольної природи (які входять до складу рослинних продуктів) проявляють властивості антиокислювачів (безпосередньо або побічно) відносно вільних окислювальних радикалів, які, як відомо, руйнують мембрани та багато клітинних структур. Збільшення концентрації вільних радикалів в організмі відбувається при стресах, дії іонізаційної радіації, виробничих шкідливостях, старінні, різних захворюваннях. У цих ситуаціях особливо важливо включення в раціони харчових антиокислювачів.

Знешкоджувальну функцію печінки поліпшують сполуки, які забезпечують процеси гідроксилювання, метилювання токсичних речовин, утворюючи з ними ефіри. Більшість цих продуктів обміну менш отруйні, ніж вихідні, більш розчинні та виводяться через нирки або з жовчю.

Джерелами рухомих метильних груп є метіонін, вітаміни U, В₁₅, холін, бетаїн. У метилюванні багатьох сполук беруть участь фолацин та вітамін В₁₂.

Для нормальної функції печінки необхідне надходження з їжею ліпотропних речовин, що запобігають накопиченню ліпідів, які погіршують діяльність печінки.

В окисленні ліпідів та ліпоїдів, в тому числі холестерину, до кінцевих продуктів беруть участь ніацин (триптофан, з якого ніацин частково утворюється при наявності вітаміну В₆), рибофлавін, вітаміни С, Р, лінольовая кислота, лецитин, холін. Побічно стимулює окислення жирів калій, оскільки він поліпшує виведення води з організму (що стимулює її утворення з жирів).

Випадінню холестерину з рідинних середовищ організму (яке обумовлює розвиток атеросклерозу, утворення жовчних каменів) перешкоджають ПНЖК, які входять до складу рослинних масел. Важливе також їх значення для пониження формування ліпопротеїдів низької щільності (які містять холестерин), а також посилення руйнування цих частинок у крові. У людей, що вживають джерела холестерину (наприклад, яєчні жовтки), вітамін С попереджував зменшення кількості ліпопротеїнів високої щільності, в складі яких холестерин швидше метаболізується, ніж у частинках низької щільності. Усмоктування цього ліпіду з кишечнику в кров гальмується b-ситостеролом, який міститься в рослинних жирах. Виведення холестерину з організму через товстий кишечник стимулюють вітаміни групи В (особливо тіамін), інозит, ПНЖК, а також магній, баластні речовини, сорбіт, ксиліт. Протисклеротичний ефект проявляють деякі продукти моря.

У захисті проти мікроорганізмів беруть участь фітонциди, знайдені Б.П.Токіним в багатьох рослинних продуктах. Багато фітонцидів припиняють життєдіяльність найпростіших, грибків, розмноження хвороботворних вірусів. Оскільки більшість хімічних сполук, які мають фітонцидну дію, в організмі людини не засвоюється і переходить у товстий кишечник, вони можуть грати позитивну роль, припиняючи інфікування вздовж усього травного каналу. Фітонциди містяться в гірчиці, хроні, часнику, цибулі, петрушці, прянощах, капусті, буряку, моркві, цитрусових, обліписі, чорній та червоній смородині, суниці, клюкві, чорниці, брусниці та інших рослинах. Більшість фітонцидів є нестійкими леткими сполуками, однак у часнику вони зберігаються і під час шпигування ним м’яса. Антибактеріальною активністю володіє також хлорофіл.

Для функції різноманітних ланок імунної системи необхідні харчові фактори. Так, аскорбінова кислота активує дію людського інтерферону (який захищає організм від вірусів), стимулює фагоцитоз. Пектинові речовини та інші баластні сполуки

ё зв’язують мікроорганізми та токсини, які вони утворили, що сприяє їх виведенню з організму.

Багато компонентів їжі проявляють антиканцерогенний ефект. Ретинол захищає ротову порожнину та шлунково-кишковий тракт від розвитку раку, а також сечовий міхур від дії деяких виробничих канцерогенних факторів. Аскорбінова кислота, токоферол, ретинол, цистеїн гальмують утворення в організмі нітрозамінів (сильних канцерогенів) з їх попередників, які можуть надходити з зовнішнього середовища (наприклад з ковбасними виробами, рослинами, які росли на грунті, куди вносили багато азотних добрив). Антиканцерогенну дію мають джерела вітаміну К, а також деякі продукти - морква, капуста, паста, яку одержують з океанічної креветки тощо.

У даний час почастішав рак товстого кишечнику (ободової та прямої кишок) внаслідок переважання в раціонах рафінованих продуктів, а також через сидячий спосіб життя. Зниження рухової активності товстої кишки, що розвивається в результаті цих причин, та затримка в ній калових мас можуть призвести до утворення дивертикулів (випинів стінок товстого кишечнику). Це обумовлює ще більш тривалу затримку продуктів розпаду неперетравлених органічних речовин, в тому числі канцерогенних, що викликає хронічне запалення стінки кишечнику, яке нерідко призводить до розвитку злоякісних пухлин.

Баластні сполуки, стимулюючи рухову активність стінки товстої кишки, попереджують утворення дивертикулів, прискорюють їх спорожнення, а також сорбують ряд сторонніх речовин (ксенобіотиків), в тому числі канцерогенних (радіоактивний стронцій, цезій, кадмій, неіонні детергенти, харчові барвники та ін.). Це знижує їх всмоктування у внутрішнє середовище організму.

Таблиця 12.1 –. Захисні компоненти їжі

Групи захисних компонентів	Найменування компонентів	Характер дії
Речовини, які беруть участь у забезпеченні функції бар’єрних тканин організму	Ретинол, вітаміни групи В, U Токоферол, ретинол, аскорбінова кислота, біофлавоноїди, лецитин, кефалін, сірковмісні амінокислоти, лимонна кислота, деякі природні фенольні сполуки Аскорбінова кислота, біофлавоноїди	Вплив на структурні компоненти слизових оболонок, шкіри Підтримання цілісності клітинних мембран (захист проти вільних окислювальних радикалів) Зниження проникності стінок судин
Сполуки, які покращують знешкоджувальну функцію печінки	Метіонін, вітаміни U, В12, В15, фолацин, лецитин, бетаїн Пантотенова кислота Глутамінова кислота	Забезпечення процесів метилування Забезпечення процесів ацетилування Забезпечення процесів етерифікації
Компоненти, які попереджують розвиток атеросклерозу	Ніацин, рибофлавін, вітаміни С, Р, лінольова кислота, ПНЖК морських продуктів, лецитин, холін, калій (посередньо) Вітаміни групи В (особли­во тіамін), інозит, магній, харчові волокна, ксиліт, сорбіт, b-ситостерол	Ліпотропний ефект, стимуляція окислення ліпідів та ліпоїдів, у тому числі холестерину Стимуляція виведення з організму холестерину
Фактори захисту проти мікроорганізмів, вірусів, інших сторонніх агентів	Фітонциди, хлорофіл	Бактерицидний та бактеріостатичний вплив
Компоненти їжі, які проявляють антиканцерогенний ефект	Вітаміни С, А, Е, К, цистеїн, компоненти деяких харчових продуктів (капусти, моркви, морської риби, крилю та ін.) Харчові волокна b-ситостерол	Захист від дії канцерогенів Захист від дії канцерогенів. Поглинання токсичних речовин; стимуляція виділення через товстий кишечник Профілактика раку товстої кишки

У результаті епідеміологічних обстежень населення встановлено, що у людей, які харчуються в основному продуктами моря, рідше розвивається рак молочної залози та ободової кишки, ніж в регіонах, де харчові раціони бідні на такі продукти. Дію продуктів моря пов’язують з наявністю в них ПНЖК, які містять 5 та 6 подвійних зв’язків (ейкозапентаєнова, докозапентаєнова та докозагексаєнова кислоти). Ці сполуки також сприяють захисту організму від розвитку атеросклерозу, утворення внутрішньосудинних тромбів та інших захворювань.

В експерименті показано, що при вживанні b-ситостеролу ушкодження товстої кишки зменшується.

Таким чином, ряд нутрієнтів, а також нехарчових компонентів харчових продуктів (наприклад, баластні речовини, b-ситостерол) проявляють антиканцерогенний ефект, їх вплив посилюється при спільному вживанні.

Відомості про захисні фактори узагальнені в табл. 12.1.